Ученые из Венского технического университета (TU Wien) представили «кислородно-ионный аккумулятор» (Oxide Ion Batterу). Химический состав и прочие характеристики изделия подробно описаны в научной статье «Оксидно-ионные аккумуляторы на основе оксидных электродов со смешанной проводимостью» («Rechargeable Oxide Ion Batteries Based on Mixed Conducting Oxide Electrodes») в журнале Advanced Energy Materials.
По словам исследователей, кислородно-ионная батарея имеет ряд важных преимуществ по сравнению с доминирующей на рынке литий-ионной технологией. Это возможность «регенерации» и, соответственно, долговечность, негорючесть, и отсутствие в составе «редких элементов».
Разработчики кислородно-ионной батареи из Венского технического университета
«У нас есть большой опыт работы с керамическими материалами, которые можно использовать в топливных элементах в течение длительного времени», — пояснил Александр Шмид из Института химических технологий и аналитики Технического университета. «Это натолкнуло нас на мысль исследовать, могут ли такие материалы также подойти для изготовления батареи».
Да, в основу изделия положены керамические материалы. Под действием напряжения ионы кислорода мигрируют от одного керамического материала к другому, а затем возвращаются обратно, создавая тем самым электрический ток. Если кислород в таком элементе теряется из-за побочных реакций, то эту проблему можно решить путём добавления кислорода из окружающего воздуха. Это позволяет обеспечить большой срок службы
Для процесса требуются весьма высокие рабочие температуры — от 200 до 400 градусов Цельсия. Это обстоятельство, а также невысокая (ниже, чем у Li-ion) плотность энергии делают невозможным применение кислородно-ионных аккумуляторов в смартфонах или электромобилях. Однако для стационарных систем накопления энергии такие батареи годятся. «Если вам нужен большой запас энергии для временного хранения, например, солнечной или ветровой энергии, кислородно-ионная батарея станет отличным решением», — говорит Шмид.
В прототипе батареи используется редкоземельный металл лантан. Он не является редким, однако относительно недешев. Ученые из Венского технологического университета говорят, что лантан можно заменить более дешевыми и доступными материалами. Исследования по этой теме уже ведутся.
Вопрос достаточности материалов для энергетического перехода, таких как литий и кобальт, стоит довольно остро. При этом нет сомнений, что гипотетическая ограниченность ресурсов не станет тормозом для фундаментальных преобразований в транспортном секторе и электроэнергетике. Стратегии субституции работают.
Исследование в области «пост-литиевых технологий» накопления энергии ведутся давно и напряжённо, и на рынке появляются многообещающие инновации. Некоторые из них, такие как, например, натрий-ионные батареи, уже пошли в серию.
